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专利名称：一种丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料的制备及应用

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202311738507.2

专利申请（专利权）人：兰州城市学院
权利人地址：甘肃省兰州市安宁区街坊路11号

专利发明（设计）人：逯桃桃

专利摘要：本发明提供了一种丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料的制备方法及在结构类似物分离方面的应用。本发明首先在氮气保护下，以对苯二酚衍生物1,4?双(2?溴乙氧基)苯为重复单元制得溴乙氧基柱[5]芳烃原料，再将溴乙氧基柱[5]芳烃和氨丙基硅胶、丙二胺“一锅法”反应得到多功能色谱填料。本发明提供的多功能色谱填料修饰基团基数可控，结构可设计。该色谱填料对结构类似物质，如：苯乙醇?萘乙醇、苯乙烷?苯乙烯?苯乙炔、甲苯?间二甲苯?均三甲苯、卤代苯、邻、间、对苯二酚和邻、间、对硝基苯酚类等均表现出良好的分离能力。此外，该色谱填料显示出良好的多类型结构类似物拆分性能、重复性和稳定性。

主权利要求：
1.一种丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料的制备方法，包括以下步骤：（1）对苯二酚和1,2?二溴乙烷在碳酸钾和碘化钾为催化剂条件下，以丙酮为溶剂，于75
80℃下反应20 24小时，过滤收集产物，用二氯甲烷洗涤，经硅胶柱层析纯化后真空干燥，~ ~得1,4?双(2?溴乙氧基)苯；
（2）以1,4?双(2?溴乙氧基)苯为重复单元，三氟化硼乙醚为催化剂，多聚甲醛为聚合剂，以1,2?二氯甲烷为溶剂，在氮气保护下，于室温反应1.5 2.0小时，反应结束后倒入甲~醇猝灭反应，用水、饱和碳酸氢钠溶液洗涤反应混合物，接着用无水硫酸镁干燥有机层，减压蒸馏去除有机溶剂，柱层析纯化制得溴乙氧基柱[5]芳烃；
（3）将溴乙氧基柱[5]芳烃、氨丙基硅胶及丙二胺分散、溶解于甲苯中，以三乙胺作催化剂，95 100℃反应20 24小时，反应结束后过滤，将获得的固体产物用乙醇和甲醇洗涤，真空~ ~干燥，得到丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料。
2.根据权利要求1所述的丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，对苯二酚与1,2?二溴乙烷的摩尔比为1:2 1:3；对苯二酚与碳酸钾的摩尔比为~
1:2 1:3；对苯二酚与碘化钾的摩尔比为1:2 1:3。
~ ~
3.根据权利要求1所述的丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，1,4?双(2?溴乙氧基)苯与三氟化硼乙醚的质量比为1:0.8 1:1.5；1,4?双(2?~溴乙氧基)苯与多聚甲醛的质量比为1:0.2 1:0.5。
~
4.根据权利要求1所述的丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，溴乙氧基柱[5]芳烃与氨丙基硅胶的质量比为1:2 1:3；溴乙氧基柱[5]芳烃与~丙二胺的摩尔比为1:10 1:15；溴乙氧基柱[5]芳烃与三乙胺的质量比为1:0.06 1:0.1。
~ ~
5.根据权利要求1所述方法制备的丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料在分离苯乙醇、萘乙醇中的应用。
6.根据权利要求1所述方法制备的丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料在分离苯乙烷、苯乙烯、苯乙炔中的应用。
7.根据权利要求1所述方法制备的丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料在分离甲苯、间二甲苯、均三甲苯中的应用。
8.根据权利要求1所述方法制备的丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料在分离卤代苯中的应用。
9.根据权利要求1所述方法制备的丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料在分离邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚中的应用。
10.根据权利要求1所述方法制备的丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料在分离邻硝基苯酚、间硝基苯酚、对硝基苯酚中的应用。 说明书 : 一种丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料的制备及应用技术领域[0001] 本发明涉及一种丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料的制备及对结构类似物质的分离应用，属于是高效液相色谱分离领域。背景技术[0002] 柱[5]芳烃作为新一代超分子大环结构，其独特的对称性疏水空腔及边缘基团易修饰功能使得柱[5]芳烃及其衍生物自2008年被发现以来在分离分析领域得到广泛的应用。柱芳烃在有机化合物的吸附分离中存在巨大的应用潜力，主要因为自身具有与有机结构类似物极为相似的性质，可以与各种有机化合物发生相互作用，从而实现其分离。因此，将结构功能化柱[5]芳烃键合于硅胶或多孔材料在有机物或结构类似物分离分析中起着越来越重要的作用。[0003] 在众多的结构类似物分离分析方法中，色谱固定相结合高效液相色谱法因分离能力强、灵敏度高以及定性定量检测等能力被认为是实现结构类似物分离分析重要途径。其中，色谱固定相的是整个色谱法系统中的关键与核心，其有机成分的引入直接影响高选择性分离结果和柱容量。因此，研发并选择合适的固定相能够最大限度地提高分离效率和选择性。在结构类似物拆分过程中亲水色谱固定相的功能区域和结构类似物间发生相互作用，形成稳定性不同的络合物而实现结构类似物分离。柱[5]芳烃自身对称性空腔、易功能化修饰、氢键、静电、π?π共轭、包结以及异构排序等特征，可用于精准构筑功能化柱[5]芳烃并引入亲水固定相领域，有望实现与结构类似物间形成稳定性不同络合物，并经过多次交换可实现结构类似物分离具有重要应用价值。[0004] 基于此，本发明提出一种丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料的高效制备新方法，并将其应用于HPLC分离不同类型的结构类似物研究。评价反相模式下对不同种类、结构类型有机物的拆分性能。考察其稳定性和重复性，希望该固定相可应用于针对特定类型的结构类似物分离分析领域，具有重要的研究价值和应用前景。发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料简便、高效制备方法及用途，开拓新型柱[5]芳烃色谱固定相的种类，该方法所制备的固定相柱[5]芳烃衍生物负载量高、分离选择性强、以及重复性好。[0006] 一、丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料的制备[0007] （1）以碳酸钾和碘化钾为催化剂，以丙酮为溶剂，对苯二酚和1,2?二溴乙烷在75~80℃下反应20 24小时，通过用砂芯漏斗过滤收集产物，用二氯甲烷彻底洗涤。经硅胶柱层~析（石油醚:乙酸乙酯，50/1，v/v）纯化后真空干燥，得到1,4?双(2?溴乙氧基)苯。[0008] 其中，对苯二酚与1,4?二溴乙烷的摩尔比为1:2 1:3；对苯二酚与碳酸钾的摩尔比~为1:2 1:3；对苯二酚与碘化钾的摩尔比为1:2 1:3。~ ~[0009] （2）以1,4?双(2?溴乙氧基)苯为重复单元，三氟化硼乙醚为催化剂，多聚甲醛为聚合剂，以二氯甲烷为溶剂，在氮气保护下，于室温反应1.5 2.0小时，反应结束后倒入至80~100毫升甲醇猝灭反应，用水、饱和碳酸氢钠溶液洗涤反应混合物。接着用无水硫酸镁干燥~有机层，真空去除有机溶剂。用二氯甲烷：石油醚=1：5 1：3体积比柱层析纯化制得溴乙氧基~柱[5]芳烃。[0010] 其中，1,4?双(2?溴乙氧基)苯与三氟化硼乙醚的质量比为1:0.8 1:1.5；1,4?双~(2?溴乙氧基)苯与多聚甲醛的质量比为1:0.2 1:0.5。~[0011] 溴乙氧基柱[5]芳烃的合成路线如下：[0012][0013] （3）将溴乙氧基柱[5]芳烃、氨丙基硅胶及丙二胺分散于甲苯中，以三乙胺作催化剂，95 100℃反应20 24小时，反应结束后过滤，将获得的固体产物用乙醇和甲醇洗涤，真空~ ~干燥，获得淡黄色粉末状固体即丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料。[0014] 其中，溴乙氧基柱[5]芳烃与氨丙基硅胶的质量比为1:2 1:3；溴乙氧基柱[5]芳烃~与丙二胺的摩尔比为1:10 1:15；溴乙氧基柱[5]芳烃与三乙胺的质量比为1:0.06 1:0.1。~ ~[0015] 丙二胺修饰柱芳烃多功能色谱填料的合成路线如下：[0016][0017] 二、丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料表征[0018] 丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料红外光谱如图3，3482波数处的吸收峰为硅羟基的?OH伸缩振动，2931波数和2852波数为亚甲基的C?H伸缩振动，1640波数为N?H弯曲振动，1500波数为苯环亚甲基的C?H弯曲振动，1200 1000波数强宽吸收带为Si?O?Si键伸缩振~动，725波数为苯环碳骨架伸缩振动（图3）。表征结果表明丙二胺修饰溴乙氧基柱[5]芳烃成功键合到氨丙基硅胶表面。[0019] 丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料热重分析谱图如图4。热重曲线表明，随着温度的持续升高，在500摄氏度范围内，丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料的质量逐渐损失，这可能是由于柱[5]芳烃硅胶上有机物氨丙基和柱[5]芳烃主体的分解。而当温度在500 800摄氏度范围时，失重率进一步增加，丙二胺功能化柱[5]芳烃色谱固定相的失重率~约为18.79%，这是由于功能化基团丙二胺的进一步分解造成的。最终，柱[5]芳烃键合多孔二氧化硅的失重率约为14.06%，氨丙基硅胶的失重率约为12.99%，证实丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料的成功制备。[0020] 通过氮吸附/脱附等温线分析氨丙基硅胶及丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料，实验结果均显示出Ⅳ型等温线(图5)。在低压段P/P0<0.4时，吸附量平缓增加，此时氮气分子以单层到多层吸附在介孔的内表面。值得注意的是，当0.4
修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料的比表面积和孔径均下降，表明丙二胺及溴乙氧基柱[5]芳烃的成功键合，即丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料成功制备。[0021] 三、分离类似物的应用[0022] 1、分离类似化合物[0023] 将丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料分散在甲醇中，然后在40 45兆帕的压力~下采用典型的浆液填料技术填充到不锈钢柱(150毫米×4.6毫米)中。如图6a?f所示，该色谱柱用来分离苯乙醇?萘乙醇（流动相：甲醇/水（50:50，v/v））（6a），苯乙烷?苯乙烯?苯乙炔（流动相：乙腈/水（20:80，v/v））（6b），甲苯?间二甲苯?均三甲苯（流动相：乙腈/水（25:75，v/v））（6c），卤代苯（流动相：乙腈/水（25:75，v/v））（6d），邻、间、对苯二酚（流动相：乙腈/水（25:75，v/v））（6e），邻、间、对硝基苯酚（流动相：乙腈/水（80:20，v/v））（6f）。采用流速1.0毫升/分钟，进样量10微升，检测波长254纳米，室温检测。该类色谱填料均取得了良好的分离效果。选择因子（α）和分离度（Rs）分别如表1所示，表明丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料具有较好的类似物分离效果。[0024][0025] 2、固定相的色谱保留机理[0026] 如图7a所示，将流动相中水的体积分数分别设置为10%，20%，25%，30%，35%和40%时，研究硝基苯酚同分异构体在色谱柱中的保留时间的变化。随着流动相中水体积分数的增加，lnk值增大，即保留时间增大，说明硝基苯酚在固定相丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料上的保留机理主要为疏水作用模式。如图7b所示，将流动相中水体积分数分别设置为15%，20%，25%，30%和35%时，研究卤代苯类物质在色谱柱中的保留时间的变化。结果表明，随着水含量的增加，lnk值急剧减。得髀缺、溴苯和碘苯在丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料上的保留机理为典型的亲水作用模式。[0027] 3.重复性和稳定性[0028] 稳定性和重复性在柱的性能评价中也起着重要作用。如图8a和8b所示，通过对硝基苯酚类和卤苯类物质的连续7次分离实验，并通过7次实验得到的保留时间的计算RSD值（表2）。RSD值范围为0.26% 0.52%之间。结果表明，该类丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填~料具有良好的重复性和重现性。[0029][0030] 综上所述，本发明提出一种丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料的简便、高效制备新方法和新用途，该类固定相可对苯乙醇?萘乙醇、苯乙烷?苯乙烯?苯乙炔、甲苯?间二甲苯?均三甲苯、卤代苯、邻、间、对苯二酚和邻、间、对硝基苯酚等实现高选择性分离，分离度的最大值为14.22。此外，该色谱固定相的稳定性和重复性良好，是一类很有应用前景的新型亲水色谱固定相。附图说明[0031] 图1为1,4?双（2?溴乙氧基）苯的核磁共振氢谱；[0032] 图2为溴乙氧基柱[5]芳烃的核磁共振氢谱；[0033] 图3（a）氨丙基硅胶，（b）柱[5]芳烃，（c）柱[5]芳烃键合氨丙基硅胶和（d）丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料红外谱图；[0034] 图4为丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料热重分析谱图；[0035] 图5为氨丙基硅胶和丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料氮吸附/脱附等温线；[0036] 图6为丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料对结构类似物的分离；[0037] 图7为流动相体积分数对保留因子的影响；[0038] 图8为丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料对（a）硝基苯酚类（1：3?硝基苯酚；2：2?硝基苯酚；3：4?硝基苯酚）和（b）卤苯类（1：氯苯；2：溴苯；3：碘苯）物质分离的重现性考察。具体实施方式[0039] 下面通过实施例对本发明作进一步说明。[0040] 实施例1[0041] （1）将6.6克（60mmol）对苯二酚、22.5克（120mmol）1,2?二溴乙烷、16.6克（120mmol）碳酸钾和20.0克（120mmol）碘化钾加入400毫升丙酮溶液中，80℃反应24小时，得到1,4?双(2?溴乙氧基)苯。1,4?双(2?溴乙氧基)苯的核磁数据为δ(ppm):6.79(s,4H),4.18(t,J=6.0Hz,4H),3.54(t,J=6.0Hz,4H)，证明1,4?双(2?溴乙氧基)苯的成功合成，核磁谱图如图1所示。[0042] （2）以3.5克（10mmol）1,4?双(2?溴乙氧基)苯为重复单元，2.86克（20mmol）三氟化硼乙醚作催化剂，1.0克多聚甲醛为聚合剂，室温反应1.5 2.0小时，经石油醚：乙酸乙~酯（25 30:1，v/v）柱层析分离得溴乙氧基柱[5]芳烃。溴乙氧基柱[5]芳烃核磁δ(ppm):~6.91(s,10H),4.23(t,J=6.0Hz,20H),3.84(s,10H),3.63(t,J=4.0Hz,20H)证明1,4?双(2?溴乙氧基)苯的成功合成，核磁谱图如图2所示。[0043] （3）将溴乙氧基柱[5]芳烃1.2克（0.5mmol）、氨丙基硅胶3.0克及丙二胺0.4克（5.0mmol）溶解于100毫升甲苯中，0.1克三乙胺作催化剂，100摄氏度反应24小时，反应结束后过滤，将获得的固体产物分别用50 60毫升乙醇和80 90毫升甲醇洗涤2 3次。在55 60~ ~ ~ ~摄氏度的真空烘箱中干燥8 10小时后，获得淡黄色粉末状固体即丙二胺修饰柱芳烃多功能~色谱填料。[0044] 实施例2结构类似物高选择性拆分[0045] （1）丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱柱的装填[0046] 称取丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料2.0g，以50毫升色谱甲醇为匀浆液进行均匀分散，500毫升色谱甲醇为顶替液，于40兆帕压力下填充30分钟制得丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱柱；[0047] （2）结构类似物高选择性拆分：在下述色谱流动相条件下对结构类似物苯乙醇?萘乙醇（甲醇/水，50:50，v/v），苯乙烷?苯乙烯?苯乙炔（乙腈/水，20:80，v/v），甲苯?间二甲苯?均三甲苯（乙腈/水，25:75，v/v），卤代苯（乙腈/水，25:75，v/v），邻、间、对苯二酚（乙腈/水，25:75，v/v），邻、间、对硝基苯酚（乙腈/水，80:20，v/v），检测波长254nm，流速为1.0mL/min，柱温25℃。结构类似物的分离色谱图如图6，证明丙二胺修饰柱[5]芳烃多功能色谱填料对结构类似物具有良好的分离效果。

专利地区：甘肃

专利申请日期：2023-12-18

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN117482924B